(57)【要約】【課題】ビームフォーミング・トレーニングを用いる通信デバイス及び方法。【解決手段】他の通信デバイス（２）との無線周波数に基づく通信のための通信デバイス（１）は、ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路（１０）と、ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて上記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路（１１）とを有する。上記ビームフォーミング回路（１１）は上記アンテナ回路を制御して、ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、上記他の通信デバイス（２）は第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、上記データは第２の送信ビーム情報を含み、ｉｉ）上記他の通信デバイス（２）からの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、上記他の通信デバイス（２）は上記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成される。【選択図】図５
2019537359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の通信デバイス（２）との無線周波数に基づく通信のための通信デバイス（１）であって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路（１０）と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて前記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路（１１）と
を具備し、
前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、前記他の通信デバイス（２）は第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）前記他の通信デバイス（２）からの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記他の通信デバイス（２）は前記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイス（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、多数の異なる第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）において連続してデータを送信するように構成された
通信デバイス。
【請求項３】
請求項２に記載の通信デバイスであって、
以前のトレーニング・フェーズ又はビーコン送信フェーズにおいて前記他の通信デバイスによって信号送信されたように、前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御し、所定の数の第１の指向性ビームを送信するように構成された
通信デバイス。
【請求項４】
請求項２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、ステップｉｉ）で受信した前記応答から前記第１の指向性送信ビームの少なくとも１つを示す第１の送信ビーム情報を取得するように構成され、前記第１の指向性送信ビームは、前記第２の通信デバイス（２）によって受信されたデータを前記通信デバイス（１）によって送信したときに用いられたものである
通信デバイス。
【請求項５】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、１つの第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）においてデータを送信するように構成された
通信デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、続くステップｉ）の繰り返しにおいて、同じまたはそれぞれ異なる１つの第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）においてデータを送信するように構成された
通信デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、前記第１の指向性送信ビーム及び前記第２の指向性受信ビームと同じビームを用いるように構成された
通信デバイス。
【請求項８】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記通信デバイス（１）の第１の識別子が前記応答に含まれる場合、ステップｉｉ）において前記ビームフォーミング回路（１１）は、応答が受信されたと判断する、及び／又はステップｉｉ）で応答が受信されなかった場合、ステップｉ）とｉｉ）を繰り返すように構成された
通信デバイス。
【請求項９】
請求項１に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御し、前記ビームフォーミング・トレーニング・フェーズの前のビーコン送信フェーズにおいて、
ａ）複数の異なる第３の指向性送信ビームを続けて用いて前記他の通信デバイス（２）が前記他の通信デバイス（２）の第２の識別子を送信している間に第３の受信ビームを用いてリッスンを行うステップと、
ｂ）前記第２の識別子が受信されると、前記第２の送信ビーム情報によって示される前記第２の指向性送信ビームとして前記第２の識別子の送信に使用する前記第３の指向性送信ビームを設定するステップと
を行うように構成された
通信デバイス。
【請求項１０】
請求項９に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、
ステップａ）において、複数の異なる第３の指向性受信ビームを連続して使用してリッスンを行い、それぞれにおいて前記他の通信デバイス（２）は前記複数の異なる第３の指向性送信ビームを連続して使用し、
ステップｂ）において、前記第２の指向性受信ビームとして、前記第２の識別子の受信に用いる前記第３の指向性受信ビームを設定するように構成された
通信デバイス。
【請求項１１】
他の通信デバイス（２）との無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいてアンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、前記他の通信デバイス（２）は第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、上記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）前記他の通信デバイス（２）からの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記他の通信デバイス（２）は前記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信する
通信方法。
【請求項１２】
他の通信デバイス（１）との無線周波数に基づく通信のための通信デバイス（２）であって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路（２０）と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて前記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路（２１）と
を具備し、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いて前記他の通信デバイス（１）によって送信されたデータのための第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行い、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記第２の送信ビーム情報によって示される第２の指向性送信ビームを用いて応答を続けて送信し、前記他の通信デバイス（１）は所定の第２の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイス（２）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、第１の送信ビーム情報を前記応答に含めるように構成され、前記第１の送信ビーム情報は、前記通信デバイス（２）によって受信されたデータを前記他の通信デバイス（１）によって送信したときに用いられた前記第１の指向性送信ビームを示す
通信デバイス。
【請求項１４】
請求項１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、データが受信された前記他の通信デバイス（１）の第１の識別子を前記応答に含めるように構成された
通信デバイス。
【請求項１５】
請求項１４に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、最も高い品質またはＳＮＲでデータが受信された他の通信デバイスの第１の識別子を前記応答に含めるように構成された
通信デバイス。
【請求項１６】
請求項１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、前記アンテナ回路を制御し、所定の閾値より高い品質又はＳＮＲでステップｉ）においてデータが受信された場合にのみ前記応答を送信し、及び／又はステップｉ）の複数の異なる第１の所定の指向性受信ビームを用いてステップｉ）とｉｉ）を繰り返すように構成された
通信デバイス。
【請求項１７】
請求項１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、前記他の通信デバイス（１）が第３の受信ビームを用いてリッスンを行うように構成される一方で、複数の異なる第３の指向性送信ビームを続けて用いて前記第２の通信デバイス（２）の第２の識別子を送信することにより、ビームフォーミング・トレーニングの前にビーコンを送信するように構成された
通信デバイス。
【請求項１８】
請求項１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、複数の他の通信デバイス、及びデータが続けて受信されたそれぞれの第１の送信ビーム情報の順序付きリストを保持するように構成され、及び／又は前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、１つの識別子と前記順序付きリストの第１の送信ビーム情報を前記応答に含め、このデータを前記順序付きリストから削除するように構成された
通信デバイス。
【請求項１９】
他の通信デバイス（１）との無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいてアンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いて前記他の通信デバイス（１）によって送信されたデータのための第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行い、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記第２の送信ビーム情報によって示される第２の指向性送信ビームを用いて応答を続けて送信し、前記他の通信デバイス（１）は所定の第２の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、１以上の選択された指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信する
通信方法。
【請求項２０】
非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
プロセッサによって実行されるとき、請求項１１又は１９に記載の方法を行わせるコンピュータプログラムが記憶された
記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動局やアクセスポイント等の、互いに無線周波数に基づく通信を行うための複数の異なる通信デバイスに関する。さらに、本開示は同様の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
６０ＧＨｚ周波数帯域の通信システムは、周波数とともに増加する強い自由空間経路損失に悩まされてきた。例えば、６０ＧＨｚの通信システムでは、５ＧＨｚで動作する通信システムに比べて約２２ｄＢ高い減衰が生じる。増加する経路損失を解決するために、６０ＧＨｚ又はミリ波の通信システムはビーム・フォーミングを用いる。つまり、他の通信デバイスに向かって指向性ビームを形成できる可動式フェーズド・アレイ・アンテナ（ＰＡＡ）を特徴とする送信装置及び／又は受信装置を用いる。通常、このようなビームは高い指向性を持ち、空間的にとても狭くなっている。主方向における指向性は、ＰＡＡごとのアンテナ・エレメントの数に応じて高まる。一方、ビーム半値幅（ＨＰＢＷ）は、アンテナ数の増加に伴いパターンの空間幅が減少することを示す。つまり、ＰＡＡごとのアンテナ数が増えるにつれて、指向性は高くなり、ＨＰＢＷは小さくなる。ＰＡＡ指向性を通信に利用するためには、一般的にミリ波通信システム、ＲＦ通信システム、方法、及びデバイスにとってビーム・アライメントは非常に重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような通信システムでは、アソシエーション・フェーズにおいて高いアンテナ・ゲインを生じさせ、ＡＰ通信可能範囲を拡大し、長距離でのアソシエーションとデータ送信を可能にすることが要求される。また、アソシエーション・フェーズにおいてＳＴＡ（第１の通信デバイス）間の衝突確率を低下させることが望ましい。
【０００４】
本明細書に記載する背景技術の説明は、本開示がどのような文脈で為されたかの概要を説明する目的で記載するものである。本願の発明者として名前を挙げているものの研究内容は、この背景技術のセクションに記載されている限りにおいて、出願時に先行技術と認められない部分と同様に、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認めるものではない。
【０００５】
本開示の目的は、高いアンテナ・ゲインを生じさせ、長距離でのアソシエーションとデータ送信を可能にし、かつ／又はアソシエーション・フェーズにおける衝突確率を低下させる通信システム及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面において、（第１の）通信デバイスであって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて上記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路と
を有し、
上記ビームフォーミング回路は上記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、他の通信デバイスは第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、上記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）上記他の通信デバイスからの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、上記他の通信デバイスは上記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイスを提供する。
【０００７】
他の側面において、（第２の）通信デバイスであって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて上記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路と
を有し、
上記ビームフォーミング回路は上記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いて他の通信デバイスによって送信されたデータのための第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行い、上記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、上記第２の送信ビーム情報によって示される第２の指向性送信ビームを用いて応答を続けて送信し、上記他の通信デバイスは所定の第２の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイスを提供する。
【０００８】
通信方法の他の側面によると、コンピュータプログラムがコンピュータプログラムを含むコンピュータや非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって実行されたとき、本明細書に開示する方法に含まれるステップがコンピュータによって実行されるプログラムを含むコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されると、本明細書に開示する方法を実行する。
【０００９】
実施形態は従属クレームによって定義される。開示された方法、開示されたコンピュータプログラム、および開示されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、請求項に係るデバイスとして、従属項及び／又は本明細書で定義されたものと同様の及び／又は同一のさらなる実施形態を有する。
【００１０】
本開示の一側面によれば、少なくとも第２の通信デバイス（ＡＰ）に、好ましくは両方の通信デバイス（ＡＰ及びＳＴＡ）に指向性ビームを適用するアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングを提供する。これは、アソシエーション・フェーズにおけるリンク・バジェットを増加させる。これは長距離アソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング等のアソシエーション範囲を広げるために利用される。つまり、第２の通信デバイスから遠く離れた第１の通信デバイスは第２の通信デバイスの基本サービスセット（ＢＳＳ）を見つけ、それに参加する。また、相反性が想定できる場合には、アソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング中にチャネル・アクセスを変更することを提案する。これにより、第１の通信デバイス固有の空間ビーム分離を利用して、第１の通信デバイス間の衝突確率を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
高いアンテナ・ゲインを生じさせ、長距離でのアソシエーションとデータ送信を可能にし、かつ／又はアソシエーション・フェーズにおける衝突確率を低下させる通信システム及び通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１と第２の通信デバイスを含む通信システムの模式図である。
【図２】ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに記載の送信インターバルの図である。
【図３】従来のアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの図である。
【図４】ビーコン送信インターバルの図である。
【図５】１つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第１の実施形態の図である。
【図６】２つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第２の実施形態の図である。
【図７】相反性のある２つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第３の実施形態の図である。
【図８】ビーコン・インターバル・コントロール・フィールドの図である。
【図９】ビーコンフレームボディ構成の図である。
【図１０】シンプル・アソシエーション・ビームフォーミング・コントロール・フィールドの図である。
【図１１】アドバンスド・アソシエーション・ビームフォーミングコントロール・フィールドの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、ＷＬＡＮシステムの用語を使用する。つまり、第１の通信デバイスの例として局（ＳＴＡ）を用い、第２の通信デバイスの例として単一のセントラル・ネットワーク・アクセス・ポイント（ＡＰ）またはパーソナル・ベーシック・サービス・セット・コントロール・ポイント（ＰＣＰ）（本明細書ではＡＰと称する。ＷＬＡＮの用語において、ＡＰまたはＰＣＰを、ＰＣＰ／ＡＰと略す場合もある。）を用いる。第１と第２の通信デバイスを送信装置及び受信装置と称する場合もある。両通信デバイスとして、６０ＧＨｚ（ミリ波）の周波数帯域で無線でデータを送受信するデバイスを意図とする。しかし、本発明はミリ波ＬＴＥ等のビームフォーミングを用いる他のＲＦ通信システムにも適用可能である。
【００１４】
前述の段落は、一般的な序論として提供したものであり、以下の特許請求の範囲を限定するものではない。本開示の実施形態は、更なる利点とともに、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解される。
【００１５】
添付の図面と合わせて検討される以下の詳細な記載を参照することにより、記載する実施形態は更なる利点と共に最も良好に理解される。
【００１６】
図面を参照して、同様の参照符号は、いくつかの図面にわたって同一または対応する部分を示す。図１は第１の通信デバイス１、３（局ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）と第２の通信デバイス２（アクセスポイントＡＰ）を含む通信システムの模式図である。第１の通信デバイス１、３はそれぞれアンテナ回路（アンテナユニットとも呼ぶ）１０、３０とビームフォーミング回路（ビームフォーミングユニットとも呼ぶ）１１、３１を含む。アンテナ回路１０、３０はＲＦ信号を送受信するように構成され、ビームフォーミング回路１１、３１はビームフォーミングを行い、それぞれのアンテナ回路１０、３０を制御するように構成される。同様に、第２の通信デバイス２はアンテナ回路２０とビームフォーミング回路２１を含む。アンテナ回路２０はＲＦ信号を送受信するように構成され、ビームフォーミング回路２１はビームフォーミングを行い、アンテナ回路２０を制御するように構成される。これらの詳細な動作は後述する。
【００１７】
６０ＧＨｚ周波数帯域の通信システムは、周波数とともに増加する強い自由空間経路損失afsに悩まされてきた。
【数１】
2019537359.tif 000003
上記の式はｄＢ換算での自由空間経路損失を周波数fとリンク距離dの関数として表す。これによると、６０ＧＨｚの通信システムでは、５ＧＨｚで動作する通信システムに比べて約２２ｄＢ高い減衰が発生する。
【００１８】
増加した経路損失を解決するために、６０ＧＨｚ又はミリ波の通信システムはビームフォーミングを用いる。つまり、他の通信デバイスに向かって指向性ビームを形成できる可動式フェーズド・アレイ・アンテナ（ＰＡＡ）等のアンテナ回路を特徴とする送信装置及び／又は受信装置を用いる。通常、このようなビームは高い指向性を持ち、空間的にとても狭くなっている。主方向における指向性は、ＰＡＡごとのアンテナ・エレメントの数に応じて高まる。一方、ビーム半値幅（ＨＰＢＷ）は、アンテナ数の増加に伴いパターンの空間幅が減少することを示す。つまり、ＰＡＡごとのアンテナ数が増えるにつれて、指向性は高くなり、ＨＰＢＷは小さくなる。ＰＡＡ指向性を通信に利用するためには、ビーム・アライメントがミリ波通信システムにとって非常に重要である。
【００１９】
以下に記載する実施形態において、ＷＬＡＮシステムの用語を使用する。つまり、局（ＳＴＡ）と、単一のセントラル・ネットワーク・アクセスポイント（ＡＰ）又はパーソナル・ベーシック・サービス・セット・コントロール・ポイント（ＰＣＰ）を用いる。つまり、ここで用いるＡＰという用語は一般的にＡＰまたはＰＣＰを意味すると理解される（ＷＬＡＮの用語において、ＡＰまたはＰＣＰを、ＰＣＴ／ＡＰとも呼ぶ場合もある）。ＳＴＡ及びＰＣＴ／ＡＰの両方とも６０ＧＨｚ（ミリ波）等の周波数帯域で無線でデータを送受信することを意図とする。しかし、本開示は上記周波数帯域に限定されない。例えば、本開示はミリ波ＬＴＥ等のビームフォーミングを用いる他の通信システムにも適用可能である。
【００２０】
本開示は、特にアソシエーション・フェーズ（ビームフォーミング・トレーニング・フェーズ又はアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング・フェーズとも呼ぶ）に関して述べる。アソシエーション・フェーズでは、ＳＴＡがＡＰを発見し、そのＡＰとアソシエーションを行う。初期のビーム・アラインメントが必要になるので、このフェーズは特に難しいものである。
【００２１】
図２はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに記載の送信インターバルの図である。ビーコン・インターバル（ＢＩ）は連続的に繰り返されており、ビーコン・ヘッダ・インターバル（ＢＨＩ）はアソシエーションに関するすべてのフェーズを含む。データ送信インターバル（ＤＴＩ）において、実際にデータが送信される。ＤＴＩはＢＨＩより長いほうが望ましいため、ＢＨＩにおけるアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング（Ａ−ＢＦＴ）フェーズと通知送信インターバル（ＡＴＩ）は場合によっては省略される。このことはＢＴＩにおいて送信されるビーコン・フレームによって示される。
【００２２】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄによると、一般的に、ビーコン送信インターバル（ＢＴＩ）においてＡＰは種々の指向性ビームを通じて識別データを送信する。種々の指向性ビームの主たる指向性はそれぞれ異なる空間方向にある。ＳＴＡは、例えば（準）無指向性（以降、準無指向性とも呼ぶ）または広ビーム・アンテナを用いてメディアに対するリッスンを行う。つまり、指向性パターンは用いられない。ＳＴＡがＡＰ識別データを受信すると、メッセージに添付されたセクタＩＤを記憶する。さらに、ＢＴＩに続くアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング（Ａ−ＢＦＴ）フェーズにおいて逆向きに（ＳＴＡからＡＰ）送信するタイムスロットを（例えばランダムに）選択する。Ａ−ＢＦＴにおいて、ＳＴＡは種々の指向性ビームを用いてＡＰにデータを送信する。ＡＰは（準）無指向性アンテナを用いてリッスンを行う。ＳＴＡ送信データは前のＢＴＩにおける最適なセクタＩＤを含む。ＳＴＡが送信を止め、ＡＰが少なくとも１つのメッセージの受信に成功すると、ＡＰは最高の品質で（例えば高ＳＮＲで）受信されたＳＴＡセクタを含む受信を承認する。このメッセージは、前のＡ−ＢＦＴフェーズで示された最適なセクタＩＤに対応するビームを介して送信される。実際のアソシエーション手続きは、続く通知送信インターバル（ＡＴＩ）において行われる。ＡＴＩにおいては、ＢＴＩ及びＡ−ＢＦＴの最適なセクタＩＤによって示された最適なビームが用いられる。
【００２３】
Ａ−ＢＦＴにおいて、いくつかのＳＴＡがチャネル・アクセスに関して競合する。従って、図３に示されるように、Ａ−ＢＦＴは複数のスロットに分割される。図３は従来のアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの図である。ここで、Ａ−ＢＦＴは例えば４つのスロットに分割される。この４つのスロットにおいてＳＴＡは応答を行う。ＡＰとのアソシエーションを希望するＳＴＡはランダムに１つのスロットを選択する。これにより、衝突の可能性を下げることができる。衝突が起きた場合には、ＡＰは衝突を検出することができ、受信確認としてＳＳＷフィードバック・フレームを送信しない。ＳＳＷフィードバックが送信される場合、ＳＳＷフィードバックはＳＴＡの最適な送信セクタＩＤの情報を含む。ＳＳＷフィードバックを受信しないＳＴＡは、さらに次のＢＩのＡ−ＢＦＴスロットをランダムに選択する。１つのＡ−ＢＦＴスロットにおける複数の異なるアンテナ・セクタの掃引は、実際にはＳＳＷフレームにて行われる。各ＳＳＷフレームは、異なるアンテナセクタによって送信される。アンテナ・セクタは同一のＳＳＷフレーム中で示されるセクタＩＤラベルを含む。
【００２４】
上記の動作は、アソシエーションが指向性−無指向性（Ｄ２Ｏ）モードで行われるという欠点がある。なぜなら、指向性−無指向性（Ｄ２Ｏ）モードは指向性−指向性（Ｄ２Ｄ）モードに比べてアンケナ・ゲインが低いためである。このため、本開示ではアソシエーション・フェーズにおいてよりアンテナ・ゲインが高いＤ２Ｄを用いたアソシエーション・フェーズを用いる。これにより、ＡＰの通信可能範囲を拡張し、長距離でのアソシエーション及びデータ送信を行うことができる。さらに、ダブル指向性（Ｄ２Ｄ）ビームフォーミングは、アソシエーション・フェーズにおける空間的再利用を可能とするため、アソシエーション・フェーズにおけるＳＴＡ同士の衝突確率を下げるために活用されることが期待される。
【００２５】
図４は本開示の一側面における複数のビーコン送信インターバル（ＢＴＩ）の図を示す。つまり、図４は、トレーニング予定のＮ個の異なる受信パターンを持つＳＴＡを想定したときの、ＡＰ  ＴＸとＳＴＡ  ＲＸのトレーニング手順（ビーコン送信フェーズとも呼ぶ）を示す。ＢＴＩにおいて送信される各指向性マルチギガビット（ＤＭＧ）ビーコンフレームは、ＤＭＧビーコンによって信号送信される専用の方向またはセクタを用いる（つまり、専用の送信ビーム。ここでは「第３の指向性送信ビーム」とも呼ぶ）。つまり、ＤＭＧビーコンを受信するＳＴＡはこの特定のビーコンを送信するためにＡＰが用いたＴＸセクタＩＤを検索することができる。
【００２６】
上記ＢＴＩの動作の第１のステップはＡＰ側では変更しないままでよい。つまり、ＡＰは種々の指向性ビーム４０（「第３の指向性送信ビーム」）を介して識別データを送信する。上記公知の動作とは対照的に、ＳＴＡは種々の指向性受信ビーム５０（「第３の指向性受信ビーム」）を用いてリッスンを行う。この時点では、フレーム構造に対するＳＴＡのアライメントが行われていないため、ＳＴＡはＳＴＡの指向性受信ビーム５０を少なくとも１つのビーコン・インターバル（ＢＩ）の期間に適用してもよい。ＢＩ中は、受信パターンは変化しないものとする。ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ規格はＢＩの最大期間を１０００ｍｓと規定している。標準的には最大期間は１００ｍｓの範囲にある。ＳＴＡはチャネルに対して連続してリッスンを行い、これにより連続して指向性受信パターンを適用することができる。全ての指向性受信パターンが適用された後は、ＡＰが検出される場合と（ケースＡ）、ＡＰが検出されない場合がある（ケースＢ）。
【００２７】
ケースＡにおいては、ＳＴＡはダブル指向性Ａ−ＢＦＴ（ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ）フェーズでの通信を予定しており、最適なＡＰ送信セクタ（例えば、「第２の送信ビーム情報」として保存する。TXAPとも呼ぶ）と、最適なＳＴＡ受信セクタ（例えば、「第２の受信ビーム情報」として保存する。RXSTAとも呼ぶ）を保存する。最適なセクタは、例えばＳＮＲやＳＩＮＲ、リンク容量を評価することにより決定できる。
【００２８】
特殊な状況下においては、ＳＴＡはＤＤ−Ａ−ＢＦＴで通信することのみを考慮すればよい。特殊な状況とは例えば、（ｉ）TXAPセクタ及びRXSTAセクタを用いて受信したＳＮＲが閾値を下回る場合、（ｉｉ）前のＢＴＩにおける準無指向性パターンを用いたデータ受信が成功しなかった場合、（ｉｉｉ）定期的なＡ−ＢＦＴにおける準無指向性パターンを用いたＦａｉｌｅｄ  ＲＳＳ  Ａｔｔｅｍｐｔｓの数（アソシエーション試行が失敗した回数）が閾値を上回る場合、又は（ｉｖ）アソシエーション・フェーズにおいて空間的再利用の必要性を生じさせる定期的なＡ−ＢＦＴにおいて発生する衝突が多すぎる場合、である。ＳＮＲが閾値を上回る場合、ＳＴＡは定期的なＡ−ＢＦＴを考慮するものとする。閾値は、ｄＢ換算で以下の式によって定義され得る。
γ_target+D_(STA,RX)+D_(AP,TX)-D_(STA,TX)-D_(AP,RX)
【００２９】
従って、γtargetはｄＢ換算でのＣｏｎｔｒｏｌ  ＰＨＹ  ＭＣＳの対象ＳＮＲを示す。これは最も安定している変調・符号化方式（ＭＣＳ）であり、ビームフォーミング・トレーニングに適用される。さらに、DはそれぞれＴＸ又はＲＸモードにおけるＳＴＡ又はＡＰのｄＢ換算のビーム指向性を示す。
【００３０】
ケースＢにおいてはＡＰは検出されず、ＳＴＡは種々の指向性ビームを用いて、連続的に又は後の時点においてリッスン手順を繰り返しても良い。
【００３１】
なお、トレーニング・フェーズにおいてＡＰは特別な動作は行わなくてもよい。変更は主にＳＴＡ側において行われる。従って、この手法はＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ及び／又はＩＥＥＥ８０２．１１ａｙ  ＢＴＩに記載されているように、どのＢＴＩの再利用も可能である。専用のダブル指向性も長距離ＢＴＩも必要ない。空間的再利用がＳＴＡの主な目的だとすると、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄに基づいて行われるように、単一のＢＴＩフェーズにおいて無指向性パターンを用いた受信が行われ得る。前提条件として、経路損失を解決するのに十分なリンク・バジェットが求められる。
【００３２】
第２のフェーズ（アソシエーション・ビームフォーミング・トレーニング・フェーズとも呼ぶ）において、ＳＴＡ  ＴＸ及びＡＰ  ＲＸ手順が種々のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットで行われる。１つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて、ＳＴＡは複数の異なる送信セクタを、ＳＳＷフレームごとに用いる。ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて、ＡＰはＡＰの受信部パターンを変更しないままにしておく。つまり、１つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいてＳＴＡによって送信される各ＳＳＷフレームはそれぞれ同一の受信ビームまたはＲＸセクタを用いてＡＰにより受信されるものとする。各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットはそれぞれ異なるＡＰ受信部パターンを用いる。公知の手順とは対照的に、全てのビームの組み合わせ候補をカバーするように、ＳＴＡはすべてのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいてＳＳＷフレームを送信する。
【００３３】
相反性がある場合には、チャネル、適用されるビーム、及びアンテナはそれぞれ独立しており、その通信方向は不変である。つまり、ＴＸとＲＸビームは同じ特性を持ち、メインローブ指向性とＨＰＢＷに関しては同様であり、サイドローブの位置はサイドローブ減衰が十分に大きい限り重要ではない。チャネル相反性は実施特性であるビーム及び／又はアンテナ相反性を成立させるための前提条件である。このため、ビーム及び／又はアンテナ相反性はＳＴＡ及び／又はＡＰ側の一方又は両方にあってもよい。または、ビーム及び／又はアンテナ相反性はＳＴＡ側とＡＰ側どちらにも無くてもよい。つまり、この性質はデバイス固有のものである。説明を簡略化するために、「相反性」の用語を以下でも使用する。シングル・アンテナ・システムの場合、相反性とはチャネルとビームの相反性を含む。マルチ・アンテナ・システムの場合、アンテナ相反性は追加的な前提条件である。
【００３４】
まず、ＡＰ側にもＳＴＡ側にも相反性が無い場合を想定する。図５は１つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第１の実施形態の図である。各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて、ＡＰはそれぞれ指向性ビーム６０、６２（「第１の指向性受信ビーム」）を用いてリッスンを行う。各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットはそれぞれ異なるビーム６０、６２を含み得る（後述のように、これは種々のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて同じ受信ビームを使用するのに都合が良いためである）。
【００３５】
ＳＴＡは１以上のＡ−ＢＦＴスロットにおいて複数のＳＳＷフレームを送信する。１以上のＡ−ＢＦＴスロットは、ＤＤ−Ａ−ＢＦＴの第１のＡ−ＢＦＴスロットから開始する。各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて、ＳＴＡはＭ個の異なる送信パターンを用いて掃引を行うことができる。つまり、ＳＴＡは複数の異なる指向性ビーム７０（「第１の指向性送信ビーム」）を用いる。従って、各ＳＳＷフレームはＢＴＩフェーズ（図４参照）において決定され、最適に受信されたＡＰ送信セクタ（TXAP、「第２の送信ビーム情報」）及びＳＴＡの現在の送信セクタに関する情報を含む。ＳＳＷフィードバック（「応答」）を受信するため、ＳＴＡはＢＴＩフェーズの初めで決定されたRXSTA（「第２の受信ビーム情報」）によって示された最適なＲＸビーム７１を用いる。
【００３６】
スロットＮの数と、スロットごとのＭ個のＳＳＷフレームはビーコン・インターバル・コントロール・フィールド（後述する）において信号送信され、ＡＰによって決定され得る。ＳＴＡがＭ個よりも少ない送信セクタしかサポートしない場合には、すべての送信パターンが完了後に現在のスロットにおける送信を中止し、必要であれば次のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにて再開する。ＳＴＡがＭ個よりも多い送信セクタをサポートする場合には、１つのスロットにおいて送信されるのは選択済みのＭ個のセクタのみとする。この選択手順はＳＴＡ固有のものであり、使用可能なセクタ間での角度補間を含み得る。
【００３７】
ＳＳＷフィードバックに関して、下記のルールが一実施形態において適用されることが好ましい。
１．  ＡＰが、ＳＴＡによって送信されたＳＳＷフレームの復号が可能だった場合、ＳＳＷフレーム（TXSTA、「第１の送信ビーム情報」）に含まれるＴＸセクタ情報データを用い、TXAP（「第２の送信ビーム情報」）によって示される指向性送信ビーム６１を用いてＳＳＷフィードバック（「応答」）を送信することが好ましい。
２．  復号可能なＳＳＷフレームが存在しない場合、又は複数のＳＴＡが同時に受信される場合（衝突）にはＳＳＷフィードバックは送信されない。衝突とは、少なくとも２つのＳＴＡから同時にＳＳＷフレームが受信されることと定義される。１つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおける複数のＳＴＡからの複数の有効なＳＳＷフレームの受信は衝突とは見なされない。これはフィードバック混雑状態とみなされる。なお、規格によっては、２つのＳＴＡが異なるＳＳＷフレームにアクセスする場合であっても２つのＳＴＡが同じＡ−ＢＦＴスロットを使うことを衝突と定義している場合もある。
３．  １つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて複数の異なるＳＴＡから複数のＳＳＷフレームが受信された場合（フィードバック混雑状態）、ＳＳＷフィードバックは最も強いＳＴＡ宛となる。未送信のＳＳＷフィードバックは、同じＤＤ−Ａ−ＢＦＴにおける今後のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロット宛となり得る。この場合、最も強いＳＴＡにＳＳＷフィードバックを送信するときと同じルールが適用される。ＤＤ−Ａ−ＢＦＴフェーズの最後においても残っているすべての未送信のＳＳＷフィードバックは無視されることとする。
４．  ＳＴＡがＳＳＷフィードバックを受信した場合、現在のＢＴＩにおける更なるＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットでの送信は中止される。これは、ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットが他の局とのアソシエーションに使われることを保証するためである。
５．  ＳＴＡがフィードバックを受信しなかった場合、さらなるＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットでの送信をスケジューリングしてもよく、同じＤＤ−Ａ−ＢＦＴフェーズのすべてのＳＳＷフィードバック・フェーズにおいてチャネルのリッスンを継続する。これは、フィードバック混雑が発生した場合、後の時点においてＳＳＷフィードバック・フレームをＳＴＡが受信できるようにするためである。
【００３８】
図５では、Ｎ番目のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいてＡＰが有効なＳＳＷフレームを受信することを想定する。従って、Ｎ番目のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットの最後において送信されるＳＳＷフィードバックは１つだけである。
【００３９】
公知の動作と対照的に、セクタ掃引を行うための１つのＡ−ＢＦＴスロットをＳＴＡがランダムに選択する場合（ＳＴＡがセクタ掃引を完了できない場合は、次のスロットで継続する）、いくつかの実施形態においてＳＴＡは第１のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットの初めから送信を行う。ＡＰが無指向性パターンの代わりに指向性受信ビームを用いることによって、衝突の可能性を下げることができる。衝突は、１つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットの１つのＳＳＷフレーム・インターバルにおいて２以上のＳＴＡからの信号が同じくらいのパワーで受信されたときに発生する。ＡＰは指向性受信パターンを用いるため、準無指向性受信に比べて衝突可能性は低い。
【００４０】
ＡＰが複数のＳＴＡから複数の有効なＳＳＷフレームを受信した場合、上記ルール３が適用される。なぜなら、２つのフレームは同時には受信されず、これは衝突ではないからである。この点に関して、ＡＰは、解決すべきフィードバック混雑状態を引き起こす可能性のない２つのＳＳＷフィードバックを送信しなくてはならない（ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄ仕様参照）。従って、ＡＰは最も強いもの（例えばＳＮＲやＳＩＮＲ、容量に関して）を受信したＳＴＡに対して送信を行い、以降のＳＳＷフィードバックの機会のうちの１つにおいて弱いＳＴＡに対処する。又は、複数のＳＴＡに対する同時フィードバックを可能にするフレーム構成を想定することも可能である。この場合、同じＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて受信されたすべてのまたは一連のＳＴＡに対してＳＳＷフィードバックが同時に送信されてもよい。
【００４１】
図６は同時にアソシエーシを行う２つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第２の実施形態の図である。ＳＴＡ１とＳＴＡ２がそれぞれ第１と第２のＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいてアソシエーションを行うことができる場合を想定する。ＳＳＷフィードバックが受信された場合は、続く通信で用いる最適なＴＸ及びＲＸセクタＩＤをＡＰとＳＴＡの両方が認識している。なお、それぞれＳＳＷフレームとＳＳＷフィードバックにおいてＡＰとＳＴＡの間で送受信を行う必要があるのはＴＸセクタ情報のみである。
【００４２】
図６に示した例において、第１のセクタ掃引でＳＴＡ１は第１の指向性送信ビーム７０を用い、ＳＴＡ２は第１の指向性送信ビーム８０を用い、ＡＰは第１の指向性受信ビーム６０を用いてリッスンを行う。好ましくは、第１の指向性送信ビーム７０、８０は各ＳＴＡ（つまり、TXAP（ＳＴＡ１）及びTXAP（ＳＴＡ２）、「第２の送信ビーム情報」）のビーコン送信インターバルにおいてＡＰによって用いられる最適な第３の送信ビームに関する情報を含む。
【００４３】
第１の掃引中にＡＰがＳＴＡ１からのみ有効なＳＳＷフレームを受信した場合、ＳＴＡ１からの第２の送信ビーム情報TXAP（ＳＴＡ１）によって示される第２の指向性送信ビーム６１を用いてＳＴＡ１宛のＳＳＷフィードバック（「応答」）を送信する。同時に、ＳＴＡ１とＳＴＡ２は第２の受信ビーム情報RXSTA1及びRXSTA2によって示されるそれぞれの第２の指向性受信ビーム７１、８１を用いてリッスンを行う。例えば、ＭＡＣアドレス、アソシエーション識別子（ＡＩＤ）、又はｐｒｅ−ＡＩＤ等の対応する識別子を含むことによってＳＳＷフィードバックがＳＴＡ１宛となるため、ＳＴＡ１は続く通信で使うのに最適なセクタ（つまり、最適な指向性送信ビーム）を認識し、６１を用いて送信されるＳＳＷフィードバックにこの情報が含まれる。これにより、ＳＴＡ１は続くスロットにおいてＳＳＷフレームの送信を中止することができる。
【００４４】
続いて、第２のセクタ掃引でＳＴＡ２は第１の指向性送信ビーム８０を用い、ＡＰは第１の指向性受信ビーム６２を用いてリッスンを行う。ＡＰがＳＴＡ２から有効なＳＳＷフレームを受信した場合、ＳＴＡ２からの第２の送信ビーム情報TXAP（ＳＴＡ２）によって示される第２の指向性送信ビーム６３を用い、ＳＴＡ２宛にＳＳＷフィードバック（「応答」）を送信する。同時に、ＳＴＡ２は第２の受信ビーム情報RXSTA2によって示されるそれぞれの第２の指向性受信ビーム８１を用いてリッスンを行う。例えば、対応する識別子を含むことによってＳＳＷフィードバックがＳＴＡ２宛となることにより、ＳＴＡ２は続く通信で使うのに最適なセクタ（つまり、最適な指向性送信ビーム）を認識し、ＳＳＷフィードバック６３にこの情報が含まれる。これにより、ＳＴＡ２は続くスロットにおいてＳＳＷフレームの送信を中止することができる。
【００４５】
図７は相反性のある２つのＳＴＡを用いたアソシエーション・ビームフォーミング・トレーニングの第３の実施形態の図である。この場合、ＳＴＡはすでに最適なＴＸビーム、つまり最適なＲＸビームに関する情報を取得している。つまり、TXSTA = RXSTAである（等号は上述のように解釈される）。この場合、ＳＴＡは、TXSTA = RXSTAを用いて各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて１つのＳＳＷフレームのみをランダムに送信する。これは、同じＢＩにおいてアソシエーションが競合している他のＳＴＡのためにＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットを空けるために行う。図７は２つのＳＴＡのための基本的な手順を示す（衝突やフィードバックの混雑は想定しない）。破線で示されたＳＳＷフレームは、送信されない仮想のプレースホルダとしてのフレームを示す（ＳＳＷフレーム送信機会）。
【００４６】
さらに、いつＡＰが特定の受信パターンを使用するのかをＳＴＡが認識している場合かつ、ＡＰが相反性を特徴としている場合、ＡＰが所望の受信ビームを用いて受信を行う各ＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおいて、１つのＳＳＷフレームのみを送信する。ＳＴＡが最適なTXAPセクタを認識しているということは、最適なRXAPセクタについても認識している（TXAP = RXAP）ということである。ＴＸビームとＲＸビームの掃引シーケンスが等しい場合、ＳＴＡはＤＤ−Ａ−ＢＦＴにおいていつＡＰが適切な受信パターンを適用するか予測することができる。又は、ＤＤ−Ａ−ＢＦＴにおいてＡＰが使用する予定のＲｘセクタはＤＭＧビーコン内で信号送信することができる。この場合、１つのＳＴＡは、ＢＩ中のすべてのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットにおける１つのＳＳＷスロットをランダムに占めることができる。しかし、より高い安定性を求め、ＡＰにおいてより多くのＲＸセクタ（例えば隣接ＲＸセクタ）のトレーニングを行うために、１つのＳＴＡは複数のＳＳＷスロットを占めることもでき、及び／又は、そのＴＸセクタ（例えば、ＢＴＩにおけるＡＰ  ＳＳＷにおいて最も高いＳＮＲが受信されたＲＸセクタに隣接するＴＸセクタ）より多いセクタのトレーニングを行うため、１つのスロットにおいてより多くのＳＳＷフレームを用いることもできる。
【００４７】
ＡＰが相反性を特徴とし、ＳＴＡが相反性を特徴としない場合、ＳＴＡは、ＡＰが適切な受信セクタを適用する１つのスロットにおいてのみ送信を行う。つまり、RXAP = TXAPとなる。この際、ＳＴＡは、ＡＰが専用の受信セクタをどのスロットに適用するか認識する必要がある。
【００４８】
なお、「相反性なし」、「ＳＴＡ相反性」、「ＡＰ相反性」、及び「ＡＰ・ＳＴ相反性」の４つのバリアント型のすべてが独立して、同時に適用されることが可能である。関連するすべてのＳＴＡが同じ性質やアクセスルールを有する必要はない。
【００４９】
現在のＩＥＥＥ８０２．１１ａｄの仕様において、ＡＰは１μｓのラウンドトリップタイム遅延のみをサポートする。これは、１５０ｍの最大範囲に相当する。ＩＥＥＥ８０２．１１規格に規定されているように、例えば「Ｃｏｖｅｒａｇｅ  Ｃｌａｓｓ  ｆｉｅｌｄ」を用いてこの値を１μｓの倍数に変更することが提案されている。現在のところ、これはミリ波通信には適用できない。
【００５０】
すべての変数パラメータは図８に示すビーコン・インターバル・コントロール・フィールドにおいて信号送信され得る。ビーコン・インターバル・コントロール・フィールドは、ＤＭＧビーコン・フレーム・ボディの一部である。例えば、Ａ−ＢＦＴ  ｌｅｎｇｔｈフィールドはＡ−ＢＦＴスロットの数（１から８）を示す。ＦＳＳは１つのＡ−ＢＦＴスロット内のＳＳＷフレーム・スロットの数（１から１６）を示す。Ｎｅｘｔ  Ａ−ＢＦＴフィールドはＡ−ＢＦＴが存在しないＢＩの数を示す。Ｎ  ＢＩｓ  Ａ−ＢＦＴフィールドは、ビーコン・インターバルの数として、ＡＰがＡ−ＢＦＴを割り当てるインターバルを示す。他のフィールドに関しては、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に記載の通りである。
【００５１】
次のＡ−ＢＦＴがＤＤ−Ａ−ＢＦＴの場合、ＤＤ−Ａ−ＢＦＴに求められる最小限の変更は、表示である。ＤＤ−Ａ−ＢＦＴを表示するために、予約ビット（図８のＢ４４からＢ４７）のうちの１つを使うことが提案される。
【００５２】
ＤＤ−Ａ−ＢＦＴを信号送信するための他の選択肢として、図９に示すＤＭＧビーコン・フレーム・ボディにコントロール・フィールドをさらに追加することが考えられる。ＤＭＧビーコン・フレーム・ボディはいくつかの部分的に任意のシグナリング・フィールドを含み、これによりフレーム・ボディの長さは可変となる。つまり、ＤＤ−Ａ−ＢＦＴを信号送信するためにはいくつかの選択肢を用いることが可能である。
・図１０に示す構造を持つシンプルＤＤ−Ａ−ＢＦＴコントロール・フィールドの導入。
・ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ  ｌｅｎｇｔｈフィールドがＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロット数（１から８）を示す。
・ＦＳＳフィールドが１つのＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロット内のＳＳＷフレーム数（１から１６）を示す。
・Ｎｅｘｔ  ＤＤ−Ａ−ＢＦＴフィールドはＤＤ−Ａ−ＢＦＴが存在しないＢＩの数を示す。
・ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ  ｃｏｕｎｔフィールドは、ＤＭＧビーコン・フレームを送信するＳＴＡがＤＤ−Ａ−ＢＦＴのためのＲＸ  ＤＭＧアンテナを最後に切り替えて以降のＤＤ−Ａ−ＢＦＴの数を示す。値がゼロの場合、次のＤＤ−Ａ−ＢＦＴで用いられるＤＭＧアンテナは前回のＤＤ−Ａ−ＢＦＴで用いられたＤＭＧアンテナとは異なる。
・Ｎ−ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ  ｉｎ  Ａｎｔフィールドは、いくつのＡ−ＢＦＴでＤＭＧビーコン・フレームを送信するＳＴＡが各ＤＭＧアンテナからの受信を行ったかを示す。
・ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ  ｌｅｎｇｔｈフィールドで信号送信したように、テストしたビームの数がＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロット数よりも多い場合にすべての受信セクタにトレーニングを行うためにＡＰがいつくかのＤＤ−Ａ−ＢＦＴフェーズを使用できるようにするアドバンスドＤＤ−Ａ−ＢＦＴコントロール・フィールド（図１１参照）の導入。これは「ｆｒａｇｍｅｎｔｅｄ  ＤＤ−Ａ−ＢＦＴビットによって示される。必要なＤＤ−Ａ−ＢＦＴスロットの数は「ＤＤ−Ａ−ＢＦＴ  ｓｐａｎ」によって示される。
【００５３】
合計でＮ個の重複しない受信パターンが存在することを想定した場合、各受信パターンは約１０  ｌｏｇ１０Ｎ  ｄＢのゲインのリンク・バジェットを提供することができ、結果として、例えば自由空間経路損失の式に従って√Ｎ倍のリンク距離となる。
【００５４】
また、Ｎ個の異なる重複しない受信パターンを想定し、ＳＴＡが空間的に均等に分配されると想定した場合、同時に加入するＳＴＡの衝突確率は因数Ｎの分だけ減少する。
【００５５】
本開示の通信デバイスと方法を用いることによって、いくつかの効果を得ることができる。具体的には、ミリ波システムのための長距離ＡＰの発見、アソシエーション・フェーズのリンク・バジェットの約１０  ｌｏｇ１０Ｍ  ｄＢの増加、相反性がある場合のチャネルアクセスの向上、及びアソシエーション・フェーズでの空間的再利用、つまり、アソシエーション・フェーズのための空間ビーム性能の利用、である。
【００５６】
以上のように、先の議論により、開示された本発明実施形態は単に例示的なものである。当業者に理解されるように、本開示は、その精神または基本的な特徴から逸脱することなく、他の特異的な形態において実施することができる。これにより、本開示は、例として提示したものであり、発明の範囲や特許請求の範囲を限定することは意図していない。本開示は、本明細書において容易に認められる教示の変形を含み、発明の主題が公衆のものとされないように、特許請求の範囲の用語を部分的に定義する。
【００５７】
特許請求の範囲において、「具備する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の構成要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数であることを排除しない。単一の構成要素または他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されたいくつかのアイテムの機能を発揮することができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００５８】
本開示の実施形態は、ソフトウェア制御型データ処理装置によって、少なくとも部分的に実施されるものとして記載する限りにおいて、そのようなソフトウェアを有する光ディスク、磁気ディスク、半導体メモリ等の非一過性の機械可読媒体も本開示の一実施形態を表すと考えられることが理解される。さらに、このようなソフトウェアを、他の形態で配信することができる。例えば、インターネットを介して、または他の有線もしくは無線の電気通信システム等により、このようなソフトウェアを配信することができる。
【００５９】
開示されたデバイス、装置、およびシステムの構成要素は、対応するハードウェアおよび／または適切な回路等のソフトウェア要素により実施することができる。回路は電子部品の構造的な組み合わせであり、電子部品は従来の回路要素、特定用途向け集積回路等の集積回路、標準の集積回路、特定用途用標準品、およびフィールドプログラマブルゲートアレイを含む。さらに、回路は、中央処理装置、グラフィックスプロセッシングユニット、およびプログラム化されたマイクロプロセッサまたはソフトウェア符号に従って構成されたマイクロプロセッサを含む。回路は、上述のハードウェア実行ソフトウェアを含むが、純粋なソフトウェアを含まない。
【００６０】
以下に、上記の発明特定事項の他の実施形態を示す。
１．
他の通信デバイス（２）との無線周波数に基づく通信のための通信デバイス（１）であって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路（１０）と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて前記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路（１１）と
を具備し、
前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、前記他の通信デバイス（２）は第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）前記他の通信デバイス（２）からの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記他の通信デバイス（２）は前記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイス（１）。
２．
実施形態１に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、多数の異なる第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）において連続してデータを送信するように構成された
通信デバイス。
３．
実施形態２に記載の通信デバイスであって、
以前のトレーニング・フェーズ又はビーコン送信フェーズにおいて前記他の通信デバイスによって信号送信されたように、前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御し、所定の数の第１の指向性ビームを送信するように構成された
通信デバイス。
４．
実施形態２又は３に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、ステップｉｉ）で受信した前記応答から前記第１の指向性送信ビームの少なくとも１つを示す第１の送信ビーム情報を取得するように構成され、前記第１の指向性送信ビームは、前記第２の通信デバイス（２）によって受信されたデータを前記通信デバイス（１）によって送信したときに用いられたものである
通信デバイス。
５．
実施形態１から４のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、１つの第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）においてデータを送信するように構成された
通信デバイス。
６．
実施形態５に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、続くステップｉ）の繰り返しにおいて、同じまたはそれぞれ異なる１つの第１の指向性送信ビームを用い、ステップｉ）においてデータを送信するように構成された
通信デバイス。
７．
実施形態５又は６に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、前記第１の指向性送信ビーム及び前記第２の指向性受信ビームと同じビームを用いるように構成された
通信デバイス。
８．
実施形態１から７のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記通信デバイス（１）の第１の識別子が前記応答に含まれる場合、ステップｉｉ）において前記ビームフォーミング回路（１１）は、応答が受信されたと判断するように構成された
通信デバイス。
９．
実施形態１から８のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は前記アンテナ回路を制御し、前記ビームフォーミング・トレーニング・フェーズの前のビーコン送信フェーズにおいて、
ａ）複数の異なる第３の指向性送信ビームを続けて用いて前記他の通信デバイス（２）が前記他の通信デバイス（２）の第２の識別子を送信している間に第３の受信ビームを用いてリッスンを行うステップと、
ｂ）前記第２の識別子が受信されると、前記第２の送信ビーム情報によって示される前記第２の指向性送信ビームとして前記第２の識別子の送信に使用する前記第３の指向性送信ビームを設定するステップと
を行うように構成された
通信デバイス。
１０．
実施形態９に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、前記アンテナ回路を制御し、
ステップａ）において、複数の異なる第３の指向性受信ビームを連続して使用してリッスンを行い、それぞれにおいて前記他の通信デバイス（２）は前記複数の異なる第３の指向性送信ビームを連続して使用し、
ステップｂ）において、前記第２の指向性受信ビームとして、前記第２の識別子の受信に用いる前記第３の指向性受信ビームを設定するように構成された
通信デバイス。
１１．
他の通信デバイス（２）との無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいてアンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いてデータの送信を行い、前記他の通信デバイス（２）は第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、上記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）前記他の通信デバイス（２）からの応答のための所定の第２の指向性受信ビームを用い、続けてリッスンを行い、ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記他の通信デバイス（２）は前記第２の送信ビーム情報によって示された第２の指向性送信ビームを用いて応答を送信するように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信する
通信方法。
１２．
他の通信デバイス（１）との無線周波数に基づく通信のための通信デバイス（２）であって、
ＲＦ信号を送受信するように構成されたアンテナ回路（２０）と、
ビームフォーミングを行い、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいて前記アンテナ回路を制御して、選択された１以上の指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信するように構成されたビームフォーミング回路（２１）と
を具備し、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いて前記他の通信デバイス（１）によって送信されたデータのための第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行い、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記第２の送信ビーム情報によって示される第２の指向性送信ビームを用いて応答を続けて送信し、前記他の通信デバイス（１）は所定の第２の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、ビームフォーミング・トレーニングを行うように構成された
通信デバイス（２）。
１３．
実施形態１２に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、第１の送信ビーム情報を前記応答に含めるように構成され、前記第１の送信ビーム情報は、前記通信デバイス（２）によって受信されたデータを前記他の通信デバイス（１）によって送信したときに用いられた前記第１の指向性送信ビームを示す
通信デバイス。
１４．
実施形態１２又は１３に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、データが受信された前記他の通信デバイス（１）の第１の識別子を前記応答に含めるように構成された
通信デバイス。
１５．
実施形態１４に記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、最も高い品質またはＳＮＲでデータが受信された他の通信デバイスの第１の識別子を前記応答に含めるように構成された
通信デバイス。
１６．
実施形態１２から１５のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、前記アンテナ回路を制御し、所定の閾値より高い品質又はＳＮＲでステップｉ）においてデータが受信された場合にのみ前記応答を送信するように構成された
通信デバイス。
１７．
実施形態１２から１５のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、前記他の通信デバイス（１）が第３の受信ビームを用いてリッスンを行うように構成される一方で、複数の異なる第３の指向性送信ビームを続けて用いて前記第２の通信デバイス（２）の第２の識別子を送信することにより、ビームフォーミング・トレーニングの前にビーコンを送信するように構成された
通信デバイス。
１８．
実施形態１２から１５のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、複数の他の通信デバイス、及びデータが続けて受信されたそれぞれの第１の送信ビーム情報の順序付きリストを保持するように構成され、及び／又は前記ビームフォーミング回路（２１）は前記アンテナ回路を制御し、１つの識別子と前記順序付きリストの第１の送信ビーム情報を前記応答に含め、このデータを前記順序付きリストから削除するように構成された
通信デバイス。
１９．
他の通信デバイス（１）との無線周波数に基づく通信のための通信方法であって、ビームフォーミング・トレーニング・フェーズにおいてアンテナ回路を制御して、
ｉ）少なくとも１つの第１の指向性送信ビームを用いて前記他の通信デバイス（１）によって送信されたデータのための第１の指向性受信ビームを用いてリッスンを行い、前記データは第２の送信ビーム情報を含み、
ｉｉ）ステップｉ）で送信されたデータが受信された場合、前記第２の送信ビーム情報によって示される第２の指向性送信ビームを用いて応答を続けて送信し、前記他の通信デバイス（１）は所定の第２の指向性受信ビームを用いてリッスンを行うように構成され、
ステップｉ）及びステップｉｉ）を行うことにより、１以上の選択された指向性ビームを用いてＲＦ信号を送受信する
通信方法。
２０．
非一過性のコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
プロセッサによって実行されるとき、実施形態１１または１９に記載の方法を行わせるコンピュータプログラムが記憶された
記録媒体。
２１．
コンピュータ上で実行されたとき、コンピュータに実施形態１１または１９に記載の方法のステップを実行させるプログラムコードを含む
コンピュータプログラム。
２２．
実施形態１から１０のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（１１）は、ステップｉｉ）で応答が受信されなかった場合、ステップｉ）とｉｉ）を繰り返すように構成された
通信デバイス。
２３．
実施形態１２から１８のいずれか１つに記載の通信デバイスであって、
前記ビームフォーミング回路（２１）は、ステップｉ）の複数の異なる第１の所定の指向性受信ビームを用いてステップｉ）とｉｉ）を繰り返すように構成された
通信デバイス。
【符号の説明】
【００６１】
１、３…第１の通信デバイス
２…第２の通信デバイス
１０、２０、３０…アンテナ回路
１１、２１、３１…ビームフォーミング回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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